王翰瑜　陳勝良

上海交通大學醫(yī)學院附屬仁濟醫(yī)院消化內科　上海市消化疾病研究所(200001)

腸道頂端鈉離子/膽汁酸轉運體及其相關疾病研究進展

王翰瑜*陳勝良#

上海交通大學醫(yī)學院附屬仁濟醫(yī)院消化內科上海市消化疾病研究所(200001)

Microbiota;Gut-Liver Axis

膽汁酸為膽固醇代謝產(chǎn)物，是膽汁的重要組分，在脂類的消化、吸收中起十分重要的作用。膽汁酸的腸肝循環(huán)是膽汁酸代謝的關鍵環(huán)節(jié)，由高效、復雜的轉運系統(tǒng)精密調控。頂端鈉離子/膽汁酸轉運體(apical sodium-dependent bile acid transporter, ASBT)是膽汁酸轉運環(huán)節(jié)中重要的回腸膽汁酸轉運體，本文就其表達調控以及相關疾病的研究進展作一綜述。

一、膽汁酸的腸肝循環(huán)

膽固醇在肝細胞中經(jīng)膽固醇7α-羥化酶(cholesterol 7α-hydroxylase, CYP7A1)催化生成7α-固醇，后者經(jīng)固醇核的還原、羥化、側鏈的斷裂和加輔酶A、脫水等反應，生成游離型初級膽汁酸——膽酸和鵝脫氧膽酸，兩者進一步與甘氨酸或牛磺酸結合生成結合型初級膽汁酸，初級膽汁酸進入腸道，協(xié)助脂類物質的消化、吸收。在回腸和結腸上段細菌的作用下，結合膽汁酸水解釋放出游離膽汁酸，進而發(fā)生7位脫羥基，形成次級膽汁酸(膽酸轉變?yōu)槊撗跄懰?，鵝脫氧膽酸轉變?yōu)槭懰?。腸道中的各種膽汁酸約有95%被腸壁重吸收，未被重吸收的膽汁酸(主要為石膽酸)隨糞便排出。由腸道重吸收的膽汁酸(包括初級和次級膽汁酸、結合型和游離型膽汁酸)均由門靜脈進入肝臟，在肝臟中，游離型膽汁酸再次轉變?yōu)榻Y合型膽汁酸，隨膽汁排入腸腔，此過程稱為 “膽汁酸的腸肝循環(huán)”。人體每天產(chǎn)生膽汁酸0.2~0.6 g，總膽汁酸池共3~5 g，通過腸肝循環(huán)重吸收的膽汁酸可達30 g/d。因此，腸肝循環(huán)可使有限的膽汁酸最大限度地發(fā)揮作用，以滿足人體對膽汁酸的生理需要。

膽汁酸在腸道中的轉運有兩種方式——主動運輸和被動運輸[1]。被動運輸發(fā)生于小腸和結腸，是未結合的膽汁酸和膽汁酸的甘氨酸結合物重吸收的主要方式；主動運輸主要發(fā)生于回腸末端，此部位所有類型的膽汁酸都通過這一機制進行運輸，但速率不同，結合型膽汁酸的轉運效率遠高于非結合型膽汁酸。在人體中，主動轉運是膽汁酸完成重吸收的主要方式[2]，由位于回腸刷狀緣側的ASBT以及基底膜面的有機溶質轉運體(organic solute transporter, OST)α/OSTβ所介導。

二、ASBT的結構、分布和表達調控

1. ASBT的結構和分布：人類ASBT是由348個氨基酸組成的糖蛋白，具有7個跨膜區(qū)，羧基端位于胞質內，含糖基化位點，氨基端位于細胞外。ASBT編碼基因SLC10A2定位于染色體13q33，DNA序列全長約24 kb，含有6個外顯子[3]。ASBT分布于腸道、腎近曲小管、膽管等組織的上皮細胞頂端膜，在腸道中最主要的表達部位是回腸末端[4]。ASBT為嚴格依賴于Na+的膽汁酸轉運體，在Na+沿離子濃度進入細胞的驅動下完成對膽汁酸的轉運，Na+與膽汁酸的轉運比例為2∶1。ASBT具有嚴格的底物特異性[5-6]，其底物包括膽酸、脫氧膽酸、鵝脫氧膽酸、熊脫氧膽酸以及它們與甘氨酸、?；撬岬慕Y合物，ASBT幾乎不轉運硫酸化和葡萄糖醛酸化膽汁酸。

2. ASBT的表達調控：盡管ASBT的具體分子調控機制尚不明確，但大量實驗研究表明膽汁酸、膽固醇、激素等對其表達均有調控作用。

膽汁酸對ASBT的調控：膽汁酸對ASBT表達的調控作用尚存在爭議，有關膽汁酸誘導、抑制或不影響ASBT表達的實驗結果均有報道，此種差異可能是由各實驗檢測ASBT表達的方法、實驗中給予膽汁酸的劑量、方式不同等所造成。Lillienau等[7]發(fā)現(xiàn)，以富含?；悄懰岬娘暳衔癸曤嗍罂芍屡；切苊撗跄懰嵛招拭黠@下降，提示了膽汁酸對主動轉運的負反饋調節(jié)作用。在大鼠和小鼠模型中，研究[8]表明膽汁酸可通過與核受體超家族成員法尼醇X受體(farnesoid X receptor, FXR)結合，誘導小分子異源二聚體伴侶(small heterodimer partner, SHP)表達，而SHP可抑制對ASBT具有關鍵轉錄調控作用的肝受體同源物-1(liver receptor homo-logue-1, LRH-1)，從而對ASBT發(fā)揮負反饋調節(jié)作用。在人體中，應用人結腸上皮細胞株Caco-2和回腸活檢標本的體外實驗證實，膽汁酸對ASBT的調控存在多條不同途徑，其中一條為膽汁酸通過FXR-SHP途徑拮抗維甲酸受體/維甲酸X受體(retinoic acid receptor/retinoid X receptor, RAR/RXR)的作用以抑制ASBT轉錄[9]。Sinha等[10]的研究提示的膽汁酸介導ASBT轉錄抑制的途徑為：膽汁酸與FXR結合后誘導產(chǎn)生成纖維細胞生長因子-19(fibroblast growth factor-19, FGF-19)，F(xiàn)GF-19與腸上皮細胞膜上的受體FGFR4/β-Klotho形成復合體，進而通過減少SHP降解而拮抗LRH-1或RARα，下調ASBT表達。相反，Duane等[11]的研究發(fā)現(xiàn)膽汁酸可通過表皮生長因子受體(epidermal growth factor receptor, EGFR)和MAPK/ERK級聯(lián)反應途徑作用于位于ASBT啟動子區(qū)域的激活蛋白-1(activated protein-1, AP-1)反應元件，上調ASBT的轉錄。綜上，生理條件下膽汁酸對ASBT的調控機制仍有待探索。

膽固醇對ASBT的調控：有研究者就膽固醇對ASBT的影響進行了探討，結果提示在小鼠和人體中，膽固醇似可負反饋調節(jié)ASBT表達，其機制為非FXR依賴性，可能是由轉錄因子SREBP-2和肝細胞核因子-1α(hepatic nuclear factor-1α, HNF-1α)共同作用所致[12-13]。

此外，尚有研究[14]發(fā)現(xiàn)外源性糖皮質激素與其受體結合后可激活ASBT啟動子序列中的糖皮質激素受體反應元件，進而增強其轉錄、表達。

三、ASBT相關疾病

考慮到ASBT在膽汁酸轉運中的重要作用，很多研究者就其與膽汁酸相關腸道炎癥、腫瘤、腸道分泌、運動和感覺功能、腸道微生態(tài)、腸-肝軸等的關系作了相關探索。

1. ASBT與腸道炎癥：研究發(fā)現(xiàn)回腸炎癥與膽汁酸吸收障礙密切相關。Stelzner等[15]構建的急性末端回腸炎動物模型提示炎癥可嚴重損害膽汁酸在末端回腸的主動轉運，亦有不少研究發(fā)現(xiàn)克羅恩病(Crohn’s disease, CD)患者存在膽汁酸重吸收減少、糞便中膽汁酸含量增多的現(xiàn)象，這可能是引起患者腹瀉癥狀的主要原因。一些研究比較了CD患者與正常人群的末端回腸ASBT表達情況，發(fā)現(xiàn)前者表達水平較后者明顯降低[14,16]。推測其原因可能為：在腸道炎癥背景下，促炎細胞因子如白細胞介素-1(IL-1)、腫瘤壞死因子-α(TNF-α)、IL-6等對ASBT表達起抑制作用。Neimark等[17]對炎癥因子抑制ASBT表達的具體機制進行了探討，該研究應用結腸上皮細胞株Caco-2、小腸上皮細胞株IEC-6等進行一系列實驗，發(fā)現(xiàn)人和鼠ASBT啟動子區(qū)域存在上、下游2個AP-1反應元件，上游AP-1與c-Jun/c-Jun結合，上調ASBT表達，下游AP-1與c-Fos/c-Jun結合，下調ASBT表達；而IL-1可誘導c-Fos和c-Jun，進而抑制ASBT表達。

2. ASBT與腸道腫瘤：過多的膽汁酸尤其是次級膽汁酸與腸道黏膜接觸，被認為是結腸腫瘤發(fā)生的危險因素之一。膽汁酸的致癌機制為：膽汁酸誘導活性氧和活性氮產(chǎn)生，致結腸細胞DNA損傷、部分細胞凋亡，存活的結腸細胞進行損傷修復，其中未能完全修復的細胞因繼續(xù)錯配復制而致突變蓄積，這些細胞經(jīng)長期作用而選擇性存活，具有較強的抗凋亡能力，因而具有癌變潛能[18]。Dawson等[19]比較了ASBT缺陷小鼠與野生型小鼠糞便中的膽汁酸含量，發(fā)現(xiàn)前者較后者明顯增高，為腸道膽汁酸轉運體改變致腸肝循環(huán)障礙可能促進結腸腫瘤發(fā)生提供了一定實驗依據(jù)。一些研究對人類ASBT編碼基因SLC10A2多態(tài)性與結腸腺瘤、結腸癌的關系進行了探討，發(fā)現(xiàn)SLC10A2-169位點突變雜合子CT基因型攜帶者罹患結腸腺瘤的風險是野生型CC基因型攜帶者的2倍[20]；然而在散發(fā)和家族性結腸癌中，盡管SLC10A2可能與腫瘤形成的早期階段有一定聯(lián)系，但并非腫瘤進展的主要危險因素[21]。

3. ASBT與腸道分泌、運動和感覺功能：腸腔內膽汁酸濃度與腸道功能關系密切。結腸內膽汁酸減少，如膽道淤積性疾病或因治療高脂血癥而使用膽汁酸螯合劑后，患者常出現(xiàn)便秘癥狀。相反，炎癥性腸病或膽囊切除術后患者腸腔內膽汁酸含量增加，往往伴隨腹瀉。膽汁酸作為重要的信號分子，對腸道分泌、運動和感覺功能均至關重要。膽汁酸可通過激活腺苷酸環(huán)化酶增加黏膜通透性，通過抑制胞膜頂端Cl-/OH-交換等途徑增加結腸上皮分泌。除促分泌所致的促動力作用外，還有證據(jù)表明，無論是初級還是次級膽汁酸，都可通過膽汁酸的直接作用調節(jié)結腸運動[22]，但具體機制尚不清楚。最近有研究指出，ASBT對腸道運動的作用可能涉及一個關鍵的膽汁酸受體——G蛋白耦聯(lián)膽汁酸受體(G protein-coupled bile acid receptor 5, TGR5)，該受體介導了膽汁酸對結腸的促動力作用。Alemi等[23]發(fā)現(xiàn)TGR5敲除小鼠結腸運動和排便頻率明顯低于野生型小鼠，并指出TGR5廣泛表達于腸嗜鉻細胞和內在初級傳入神經(jīng)元，膽汁酸與TGR5結合后，可刺激5-羥色胺(5-HT)和降鈣素基因相關肽(CGRP )產(chǎn)生，促進結腸蠕動。此外，尚有一些研究關注于膽汁酸與腸道敏感性的關系。新近Bajor等[24]的研究顯示，部分腸腔內膽汁酸濃度較高的腸易激綜合征患者，直腸擴張試驗的疼痛閾值亦較高，表明膽汁酸可降低腸道敏感性。然而Bampton等[25]卻發(fā)現(xiàn)膽汁酸可增加腸道敏感性，因此兩者間的相關性仍有待進一步探索。鑒于膽汁酸與腸道功能之間的密切聯(lián)系，目前已研發(fā)出針對腸道膽汁酸轉運體的新型藥物，如Elobixibat為ASBT抑制劑，可通過減少膽汁酸重吸收、增加結腸內膽汁酸含量發(fā)揮促分泌和促動力作用，從而改善慢性便秘癥狀[26]。

4. ASBT與腸道微生態(tài)：越來越多的研究提示膽汁酸代謝紊亂與腸道微生態(tài)失衡對肥胖、糖尿病等代謝性疾病以及包括胃腸道腫瘤在內的消化系統(tǒng)疾病的發(fā)生、發(fā)展起一定促進作用[27]。膽汁酸本身可影響宿主腸道菌群組成，近年來，也有一些研究試圖探索腸道微生態(tài)與腸道膽汁酸轉運體之間的關系。Miyata等[28]的研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)氨芐西林處理的小鼠與對照組小鼠相比，腸道菌群數(shù)量顯著減少，ASBT mRNA和蛋白表達水平以及糞便中的膽汁酸含量顯著增加，由此認為初級膽汁酸需經(jīng)腸道細菌的生物轉化作用才能轉變?yōu)榇渭壞懼?。?jīng)氨芐西林處理的小鼠腸道菌群數(shù)量減少，影響了由腸道微生物介導的生物轉化過程，進而改變腸腔內膽汁酸 組分，導致ASBT表達上調，總膽汁酸含量增加。此外，Annaba等[29]發(fā)現(xiàn)致病性大腸桿菌可使Caco-2細胞ASBT表達水平下降，并推測其可通過酪氨酸去磷酸化影響ASBT功能，使膽汁酸轉運速率下降。由此可見，除膽汁酸與微生物之間的直接相互作用外，腸道菌群還可通過影響膽汁酸轉運改變膽汁酸穩(wěn)態(tài)。

5. ASBT與腸-肝軸：近年來，基于腸道與肝臟生理功能的聯(lián)系以及腸、肝疾病共患的臨床現(xiàn)象所提出的“腸-肝軸”概念逐漸引起研究者的重視，并由此提出了一些臨床治療的新思路，如補充益生菌、益生元制劑可用于治療由飲食不平衡引起的代謝性疾病和非酒精性脂肪性肝病。隨著高糖、高脂飲食方式的普及，肥胖和糖尿病人群逐年增加，這類人群正是罹患肝臟和腸道腫瘤的高危人群。膽汁酸代謝與糖脂代謝密切相關，膽汁酸又與腸道微生態(tài)交互作用，越來越多有關膽汁酸與代謝性疾病關系的研究證據(jù)顯示，肥胖和糖尿病人群存在膽汁酸穩(wěn)態(tài)破壞和腸道微生態(tài)失衡，這兩者可能是腸、肝炎癥和腫瘤發(fā)生、發(fā)展的重要促進因素[27]。研究[30]發(fā)現(xiàn)，ASBT缺陷小鼠血漿三酰甘油水平明顯降低，予高脂肥胖小鼠模型使用ASBT抑制劑可顯著降低其血脂、血糖水平。由此可見，作為膽汁酸腸肝循環(huán)中的重要樞紐，ASBT可為機體糖脂代謝的調節(jié)提供新的靶點，并可能由此使腸、肝疾病患者獲益。

四、結語與展望

綜上所述，腸道ASBT對于維持機體膽汁酸穩(wěn)態(tài)具有重要意義，因其與腸道炎癥、腫瘤、腸道分泌、運動和感覺功能、腸道微生態(tài)、腸-肝軸等息息相關而有望成為相關疾病新的治療靶點。對ASBT調控機制以及相關疾病的深入研究，將可能為這些疾病的新藥研發(fā)和新的臨床治療方向的開拓提供指導。

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(2014-12-15收稿；2014-12-29修回)

摘要膽汁酸在脂類的消化、吸收中起十分重要的作用。頂端鈉離子/膽汁酸轉運體(ASBT)位于回腸刷狀緣側，發(fā)揮重吸收膽汁酸的作用，對于維持機體膽汁酸穩(wěn)態(tài)具有重要意義。近年來，關于ASBT的表達調控及其與腸道炎癥、腫瘤、腸道分泌、運動和感覺功能、腸道微生態(tài)、腸-肝軸等關系的研究提示其在一些消化道疾病中發(fā)揮重要作用，有望成為這些疾病新的治療靶點。本文就相關研究進展作一綜述。

關鍵詞膽酸類；頂端鈉離子/膽汁酸轉運體；炎癥；腫瘤；微生態(tài)；腸-肝軸

Advances in Study on Intestinal Apical Sodium-dependent Bile Acid Transporter and Related DiseasesWANGHanyu,CHENShengliang.DivisionofGastroenterologyandHepatology,RenJiHospital,SchoolofMedicine,ShanghaiJiaoTongUniversity;ShanghaiInstituteofDigestiveDisease,Shanghai(200001)

Correspondence to: CHEN Shengliang, Email: chenslmd@163.com

AbstractBile acids play critical roles in the solubilization and absorption of lipids. The ileal apical sodium-dependent bile acid transporter (ASBT) located at the enterocyte brush border is responsible for the reuptake of bile acids and the maintenance of bile acid homeostasis. Recently, great success has been made in understanding the relationship between ASBT and intestinal inflammation, tumorigenesis, secretion, motility, sensation, gut microbiota, and gut-liver axis in addition to its expression regulation, which implicates ASBT as a contributor of some gastrointestinal diseases and a promising new therapeutic target for these diseases. In this review article, the advances in study on above-mentioned issues were summarized.

Key wordsCholic Acids;Apical Sodium-Dependent Bile Acid Transporter;Inflammation;Neoplasms;

通信作者#本文，Email: chenslmd@163.com

DOI:*Email: whywanghanyu1990@163.com